商報訊 （記者 張晨 通訊員 葉璟） 近日，浙江大學與杭州電子科技大學兩校團隊跨學科合作，成功研發出國內首款基於硅材料（CMOS）的脈衝神經網路（SNN）類腦晶元，他有個炫酷的名字「達爾文」。
「達爾文」長得其貌不揚，看起來不過是一塊大小只有一毛錢硬幣四分之一的全黑塑料塊，不過研發團隊主要成員、杭電電子信息學院馬德博士卻笑著告訴我們：「你看到的，是『一個生物』。」
「達爾文」有著極其複雜的「內心」，馬德博士介紹說，在這塊25平方毫米的小小晶元上，有2048個用硅材料製成的仿生神經元，可支持超過400萬個神經突觸和15個不同的突觸延遲，四周邊延伸出80根金屬線，這是連接外部的引腳。「之所以被稱為類腦晶元，是因為其工作原理類似於生物的神經元行為。而製造『達爾文』的一個重要挑戰是在有限的晶元面積上實現較大規模的神經元與突觸個數。」
聰明的「達爾文」，能做些什麼？
在為期一年多的研發中，科研團隊為「達爾文」開發了兩款簡單的智能應用：識別不同人手寫的「1」到「10」這10個阿拉伯數字和「讀懂」人腦的簡單意念。
科研人員做了簡單的演示：「達爾文」在接收到科研人員的腦電波信號後，能自如地控制電腦屏幕上的籃球準確地向左或向右移動。
馬德博士解釋說，「達爾文」事先經過學習訓練，熟悉了操作者的腦電波，此後遇到熟悉的外界刺激，就能調動相應的神經元作出反應，形成通路，最終輸出向左或向右的命令。
近年來，智能設備越來越多，但普遍依賴傳統晶元，由於其運算能力與電池蓄電量的局限性，很多小型設備往往需要調用遠程的雲服務來實現一些複雜的智能演算法。採用脈衝神經網路的類腦晶元功耗要小得多，用電省、發熱少，可以作為協處理器為小型設備提供智能演算法的硬體加速，從而減少對於雲服務的依賴。
「達爾文」還有普通計算機晶元無法比擬的「獨門秘笈」，它模仿生物的大腦，擅長對普通計算機不拿手的模糊信息進行處理。比如，「達爾文」可以很快地從紛雜的腦電波中找到需要的指令。「簡單來說，人們在講話時，隨著情緒的變化，聲調可能也會有改變，但『達爾文』同樣能分辨出說話者的聲音。它靠的是神經元之間互相傳遞的小信息。」浙大微電子學院朱曉雷博士解釋。
「達爾文」會進化，未來它的能力將更加強大
這塊晶元取名「達爾文」，是因為它可以一點一點地演化、進步，在下幾代產品時達到昆蟲、嚙齒動物甚至哺乳動物的大腦能力。
「『達爾文』這樣的類腦晶元，強項在於認知能力。」馬德博士說，「『達爾文』目前已經擁有視覺能力，能夠做到圖像識別——比如，從一堆圖片中，找出汽車的圖案等。同時，它已經可以作為腦機介面，團隊也設想利用『達爾文』幫助傷殘人士，比如為行動不便的人配置一個頭套和機械肢體，『達爾文』通過分析腦電波，提取信息進行準確指令，機械手臂或者機械肢可以代勞。」
馬德說，將來，「達爾文」的工作方式會不斷接近生物大腦，這是人工智慧研究創新的一個方向。下一步，科研團隊還將繼續擴大晶元上的神經元網路規模，讓「達爾文」擁有其他感官功能，能夠執行更加複雜的感知、交互、識別等任務。比如，從各種氣味中辨別出有毒氣體的味道，及時作出警報；記錄和報告溫度、壓力、波高、聲學和海潮等的數據，以此來監測世界範圍內的供水狀況等。
如很多科幻片中所描述的那樣，「達爾文」將成為人類的親密夥伴，擁有人類的思想，又具備人類做不到的數據處理等超級能力。
